NO123641B

NO123641B -

Info

Publication number: NO123641B
Application number: NO170923A
Authority: NO
Inventors: W Knippenberg; G Verspui
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1966-12-14
Filing date: 1967-12-11
Publication date: 1971-12-27
Also published as: SE334868B; GB1213156A; FR1547963A; DE1667657C3; GB1213867A; ES351307A1; NL143436B; DK122220B; AT294772B; US4013503A; AT299124B; FR1556128A; CH520076A; BE707877A; CH505647A; NL6617544A; BE711956A; ES348181A1; DE1719493A1; JPS5411280B1

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av ren grafitt.

Det er tidligere kjent fremgangsmåter

for fremstilling av ren grafitt ved samti-

dig grafittering og rensing ved tempera-

tur over 2000° C, idet det som rensemidler anvendes gassformete fluorholdige forbindelser.

i Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte for i ett trinn å oppnå gra-

fitt ved en slik kvalitet at den passer for kjernefysiske anvendelser, selv når det som utgangsmaterial benyttes petroleumkoks av vanlig kvalitet, uten at det herunder er nødvendig å benytte et kullholdig produkt som er valgt ut for sitt lille innhold av bor eller som på forhånd er renset.

Fremgangsmåten er heller ikke begren-

set til fremstilling av grafitt med lite innhold av bor, men gjør det også mulig å fjerne andre forurensninger som innehol-

des i petroleumskoks, spesielt vanadium.

Det vesentlige særegne ved fremgangsmåten består i at rensing utføres ved hjelp av damp som avgis av faste metallfluori-

der i en mengde av 0,5—20 vektprosent av de stoffer som skal grafitteres i nærvær av et urent varmeisolerende lag av pulverformet koks og silisiumsand hvis skadelige ut-dunstninger holdes borte fra de stoffer som skal grafitteres og rettes mot de ytre ovnsvegger ved hjelp av skjermer som ut-gjøres av minst et ark av et stoff som kan forkulles.

Fremstilling av grafitt finner i almin-nelighet sted i motstandsovner, såkalte Acheson-ovner, hvor de produkter som skal grafitteres danner motstandene og er om-gitt av en varmeisolerende blanding med den tilnærmete sammensetning Si02 + 3 C. Denne blanding inneholder betraktelige mengder av forurensninger som er skade-

lige for grafitten. Blandingen har dessuten lett for å absorbere de halogenerte forbindelser som lett inngår forbindelse med si-lisiumet.

Det skulle derfor synes paradoksalt å forsøke en rensing ved hjelp av damper av halogenerte produkter i berøring med denne varmeisolerende blanding. Til tross for sine ulemper har fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjort det mulig å oppnå meget ren grafitt på økonomisk måte.

De halogenerte forbindelser benyttes som nevnt i en mengde av 0,5—20 vektprosent av massen av kullholdige produk-

ter som skal behandles og kan f. eks. bli innført:

1) i selve massen av de produkter som skal renses under fremstillingen av den grøt som skal ekstruders eller presses. 2) i blanding med de kullholdige korn eller støv som skal tjene til oppbygging av grafitteringsovnen, f. eks. de kornete masser som tjener til oppbygging av motstanden i motstandsovner, eller det støv som tjener som innpakking for produktene i induksjonsovner. I disse to tilfeller er det nødvendig at de halogenerte forbindelser har en fordampingstemperatur over 2000° C. 3) i lag som består av et tynt lag av halo generte forbindelser, anbragt i det korn-formete koks som omgir de produkter som skal behandles og i en slik avstand fra disse at rensemidler, under oppvarmingen når det damptrykk som er nød - vendig i det øyeblikk de grafitterte masser har den temperatur som svarer til den rensehastighet som passer for industrielt bruk. Denne anordning gjør det mulig å bruke halogenerte forbindelser hvis fordampingstemperatur, under de forhold som foreligger i ov-nene er vesentlig lavere enn den temperatur som bør foreligge i de produkter som skal behandles for at rensingen skal bli effektiv. 4) direkte i motstanden, når denne har en tilstrekkelig høy temperatur til at re-aksjonshastigheten blir passe for industrielt bruk, gjennom grafittrør som munner ut i motstanden, idet de halogenerte forbindelser innføres i fast form (pulver, pastiller, faste partikler i sus-pensjon i en gass), eller i flytende form eller i gassform.

Et annet viktig trekk ved oppfinnelsen består i å bygge ovnen slik at de gasstrøm-mer eller de damper som kommer fra de varmeisolerende blandinger hindres i å trenge inn i det område hvor de produkter befinner seg som skal grafitteres. Det oppnås følgelig et slikt fyllingstap i ovnen at gassstrømmene trekker ut gjennom side-veggene uten i særlig grad å kunne passere motstanden nedenfra oppover.

Dette resultat er f. eks. oppnådd

1) ved å øke høyden av den varmeisolerende blanding opp over motstanden, 2) ved under motstanden å anbringe en skjerm som f. eks. består av et eller flere ark av et produkt som kan forkulles (flere lag av papp, ark av cellulosefibre som er agglomererte med harpiks, osv.) eller sterkt pulverisert kull (koks

eller grafitt). 1

3) ved under motstanden og på skillefla-ten mellom de kullholdige granulerte masser og de varmeisolerende blandinger og anordne utføringskafialer for gassene.

Under henvisning til de skjematiske figurer 1 og 2 på vedføyde tegning skal det nå beskrives to eksempler på hvorledes fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for fremstilling av ren grafitt kan bringes til utførelse. De utførelsesformer som skal beskrives i forbindelse med disse eksempler er selvsagt bare vist som eksempler og de kan like godt erstattes av likeverdige inn-retninger. <1>

Tegningen viser to utførelsesformer i henhold til oppfinnelsen for grafitterings-

ovner av motstandstypen Asheson. Figu-rene viser snitt i et plan perpendikulært på den største dimensjon (lengden) av ovnen.

På tegningen betegner 1 den varmeisolerende blanding som inneholder Si02-f C -f SiC, 2 er skjermer som består av to eller tre ark som er lagt på hverandre av agglomererte cellulosefibre. 3 er den kullholdige kornete masse som omgir motstanden. 4 er motstanden (område fylt med de produkter • som skal behandles). 5 er blokker av betong som kan fjernes og som danner veggen. 7 er en bunn av betong.

I fig. 2 betegner 6 lag av natriumfluorid anbragt i laget 3 er kullholdig kornformet masse.

Eksempel 1.

De kullholdige produkter som skal behandles var oppnådd ved strengpressing av en kullholdig grøt som var fremstilt ved knaing ved 150° C av en blanding av 78 deler petroleumskoks, 22 deler stenkull-tjære og 3 deler magnesiumfluorid.

Disse produkter ble deretter brent ved 800° i vanlig brenn-ovn.

Etter eventuelt å være impregnert med tjære ble produktene så anbragt i en elek-trisk grafitteringsovn, slik som vist i fig. 1. Hvis det brukes en motstandsovn bestå-ende av to strømtilførselsklemmer mellom hvilke motstanden bygges opp av selve produktene, ca. 20 tonn, og et mellomlag av kullholdig kornet masse og hvor motstanden varmeisoleres ved hjelp av en blanding av sand og koks med en tykkelse på ca. 66 mm, ble det mellom motstanden og den varmeisolerende blanding dannet en kappe 3 av kullholdig kornet masse med en tykkelse på 300 mm.

Dessuten ble det mellom skilleflatene mellom den kornete masse og de øvre og-nedre lag av den varmeisolerende blanding anbragt en skjerm 2 som besto av et produkt som kan forkulles, f. eks. flere lag på hverandre av papp eller flere ark som består av cellulosefibre som er agglomererte med fenolharpiks.

Ovnen ble deretter satt under spen-ning og effekten regulert slik at det oppover fra 1000° C ble oppnådd en tempera-turstigning på ca. 50° C/time, inntil tem-peraturen 2900° C ble nådd i midten av motstanden.

Den grafitt som ble oppnådd hadde et oppfangningstverrsnitt for varmenøytro-ner på 3,8 ± 0,2 millibarn, mens et iden-tisk utgangsmaterial behandlet uten rensemidler ville hatt et meget større tverr-snitt, f. eks. av størrelsesordenen 5 millibarn.

Eksempel 2.

Produktene ble oppnådd ved ekstru-ding eller pressing av en kullholdig grøt

fremstilt ved knaing ved 150° C av en

blanding av 78 deler koks og 22 deler tjære.

De ble deretter brent ved 800° C og

etter eventuelt å være impregnert med

tjære ble de satt inn i grafitteringsovner

slik som beskrevet i eksempel 1, men denne

gang ble to horisontale lag 6 av natriumfluorid anbragt i kappen av kullholdig

kornformet masse 200 mm over og under

produktene, fig. 2.

Mengden av natriumfluorid som ut-gjorde hvert lag er slik at den tilsvarte

2,5 pst. av massen av de produkter som

skal behandles. Oppvarmingen av ovnen

foregikk som i eksempel 1.

Den grafitt som ble oppnådd hadde

et oppfangningstverrsnitt på 3,6 ± 0,2

millibarn.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av

ren grafitt som kan brukes for kjernefysiske formål, ved samtidig grafittering og rensing ved temperatur over 2000° C, idet det som rensemidler anvendes fluor holdige forbindelser, karakterisert ved at rensingen utføres ved hjelp av damp som avgis av faste metallfluorider, i en mengde av 0,5—20 vektprosent av de stoffer som skal grafitteres, i nærvær av et urent varmeisolerende lag (1) av pulverformet koks og siliciumsand hvis skadelige utdunstnin-ger holdes borte fra de stoffer som skal grafitteres, og rettes mot de ytre ovnsvegger ved hjelp av skjermer (2) som utgjøres av minst et ark av et stoff som kan forkulles.

2. Fremgangsmåten som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at det faste ren-semiddel, hvis kokepunkt ligger under 2000° C, er anordnet i tynne lag (6) inne i det lag (3) av kokskorn som skiller det varmeisolerende lag fra de stoffer som skal grafitteres.

3. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at det faste ren-semiddel, hvis kokepunkt ligger ved eller høyere enn 2000° C, er inneholdt i de stoffer som skal grafitteres eller anbragt like ved disse.